DOHC型汽油機(jī)VVT機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目 dohc 型汽油機(jī) vvt 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 院 （系） 機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 專業(yè)班級 學(xué)生姓名 學(xué)號 指導(dǎo)教師 職稱 評閱教師 職稱 2014年 6 月 6 日 注 意 事 項(xiàng) 1.設(shè)計(jì)（論文）的內(nèi)容包括： 1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作）2）原創(chuàng)性聲明3）中文摘要（300字左右）、關(guān)鍵詞4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入）6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論7）參考文獻(xiàn)8）致謝9）附錄（對論文支持必要時(shí)）2.論文字?jǐn)?shù)要求：理工類設(shè)計(jì)（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于1萬字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于1.2萬字。3.附件包括：任

2、務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。4.文字、圖表要求：1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯(cuò)別字，不準(zhǔn)請他人代寫2）工程設(shè)計(jì)類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計(jì)算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準(zhǔn)用徒手畫3）畢業(yè)論文須用a4單面打印，論文50頁以上的雙面打印4）圖表應(yīng)繪制于無格子的頁面上5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔5.裝訂順序1）設(shè)計(jì)（論文）2）附件：按照任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂3）其它學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明 本人以信譽(yù)聲明：所呈交的畢

3、業(yè)設(shè)計(jì)（論文）是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行的設(shè)計(jì)（研究）工作及取得的成果，設(shè)計(jì)（論文）中引用他（她）人的文獻(xiàn)、數(shù)據(jù)、圖件、資料均已明確標(biāo)注出，論文中的結(jié)論和結(jié)果為本人獨(dú)立完成，不包含他人成果及為獲得重慶科技學(xué)院或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用其材料。與我一同工作的同志對本設(shè)計(jì)（研究）所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）作者（簽字）： 年 月 日摘 要隨著科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人類基于環(huán)境保護(hù)和人類可持續(xù)發(fā)展的要求，低能耗、低污染和動(dòng)力性已成為汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展方向?？勺兣錃庀辔患夹g(shù)已成為新技術(shù)發(fā)展方向之一。本文在綜合探討和了解國內(nèi)、外發(fā)動(dòng)機(jī)可變配氣相位技術(shù)發(fā)展基礎(chǔ)上，

4、具體介紹可變配氣相位(vvt)技術(shù)在四沖程四氣門摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用以及使用的優(yōu)點(diǎn)。由于摩托車在我國的發(fā)展以及我國道路等多種因素的影響，摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)在多工況下變換運(yùn)轉(zhuǎn)較多，對研究摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)可變配氣相位的基本原理、控制模式和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作原理，探討運(yùn)用可變配氣相位技術(shù)前、后對發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響是非常有必要的。同時(shí)針對雙頂置凸輪軸型（dohc）摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)了一種適用的可變配氣相位機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)主要由雙進(jìn)氣氣門、雙進(jìn)氣凸輪、雙進(jìn)氣挺柱及正時(shí)切換機(jī)構(gòu)組成，可以使雙進(jìn)氣凸輪和雙進(jìn)氣挺柱根據(jù)不同運(yùn)行工況由正時(shí)切換機(jī)構(gòu)進(jìn)行切換。本次設(shè)計(jì)的可變配氣相位(vvt)機(jī)構(gòu)，在低速低負(fù)荷工況下，采用低速凸輪型線工作

5、，可縮短氣門開啟時(shí)間，可減小氣門升程，可減少進(jìn)入氣缸中的新鮮空氣，可能達(dá)到降低發(fā)動(dòng)機(jī)燃油消耗的目的，可增大了扭矩。在高速高負(fù)荷工況下，采用高速凸輪型線工作，可延長了氣門開啟時(shí)間，可增大氣門升程，使更多新鮮空氣進(jìn)入氣缸中，可達(dá)到增大發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率的目的。其主要設(shè)計(jì)內(nèi)容包括對氣門組（氣門、氣門導(dǎo)管、氣門座及氣門彈簧等零件）的設(shè)計(jì)和氣門傳動(dòng)組（凸輪軸、鏈輪、挺柱等）的設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞： 發(fā)動(dòng)機(jī) vvt機(jī)構(gòu) 低能耗 低污染 動(dòng)力性abstractwith the development of science and technology and economy, human based on the r

6、equirement of environment protection and sustainable development of human, low energy consumption, low pollution and power performance has become the development direction of gasoline engine. variable distribution phase technology has become one of new technology development direction. based on the

7、comprehensive discussion and understanding of engine variable distribution phase technology development at home and abroad, based on the introduced variable with gas phase (vvt) technology in the application of four stroke motorcycle engine of four valves and the advantages of using. due to the deve

8、lopment of the motorcycle in our country and our country the influence of many factors such as roads, motorcycle engine operating under many conditions transform is more, the study of motorcycle engine, the basic principle of variable distribution phase control mode and the working principle of the

9、actuator to discuss using the variable distribution phase technology before and after impact on engine performance are very necessary. at the same time for double overhead camshaft (dohc) motorcycle engine designs an applicable variable with gas phase mechanism, which is mainly composed of double in

10、let valve, double inlet cam, double inlet lifter and timing of switching mechanism, can make double inlet cam and double inlet lifter according to different operating conditions by the timing to switch switching mechanism. the design of variable distribution phase (vvt) mechanism, in the low speed u

11、nder low load condition, the cam contour line speed work, can shorten the valve open time, can reduce the valve lift, can decrease into the fresh air in the cylinder, may achieve the purpose of reducing engine fuel consumption, can increase the torque. under high load conditions, the use of cam cont

12、our line high speed work, can prolong the valve open time, can increase the valve lift, make more fresh air into the cylinder, can achieve the purpose of increase engine power output. its main design content includes the valve group (valve, valve guide, valve seat and valve springs and other parts)

13、in the design and valve train group (camshaft, sprocket, lifter, etc.) design.keywords: engine; vvt mechanism ; low energy consumption; low pollution ; power performance 目錄摘 要iabstractii1 緒論11.1 背景及意義21.2國內(nèi)、外研究發(fā)展現(xiàn)狀21.3研究內(nèi)容32 vvt結(jié)構(gòu)及工作原理42.1設(shè)計(jì)vvt部件基本結(jié)構(gòu)42.2工作原理及工作過程52.2.1 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)52.2.2當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)由高速運(yùn)轉(zhuǎn)到低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)

14、6三、vvt零部件設(shè)計(jì)73.1氣門組的設(shè)計(jì)73.1.1氣門的設(shè)計(jì)73.1.2氣門導(dǎo)管的設(shè)計(jì)103.1.3氣門彈簧的設(shè)計(jì)103.1.4銷軸的設(shè)計(jì)113.1.5銷軸回位彈簧的設(shè)計(jì)113.1.6彈簧座的固定方式123.2氣門傳動(dòng)組的設(shè)計(jì)123.2.1凸輪的設(shè)計(jì)123.2.2鏈輪的設(shè)計(jì)143.2.3挺柱的設(shè)計(jì)143.2.4氣缸蓋的設(shè)計(jì)15四、結(jié) 論16參考文獻(xiàn)17致謝181 緒論近幾十年來，摩托車作為人們從事各項(xiàng)社會(huì)活動(dòng)的重要交通工具，已經(jīng)越來越廣泛的被人們所使用。隨著國民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，人們的出行頻率增多，活動(dòng)范圍不斷擴(kuò)大，對交通工具的快速性、機(jī)動(dòng)性和可靠性越來越高葉盛焱主編.

15、 摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì). 北京: 人民郵電出版社.1997.。但隨著科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，環(huán)境污染和能源短缺倍受關(guān)注，人類基于環(huán)境保護(hù)和人類可持續(xù)發(fā)展的要求，低能耗和低污染已成為汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展方向。要求發(fā)動(dòng)機(jī)既要保證良好的動(dòng)力性又要降低油耗滿足排放法規(guī)的規(guī)定。提高汽車發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和降低排污成為了許多國家和發(fā)動(dòng)機(jī)廠商、科研機(jī)構(gòu)的首要研究目的。目前，這些新技術(shù)和新方法，有的已在內(nèi)燃機(jī)上得到應(yīng)用，有些正處于發(fā)展和完善階段，有可能成為未來內(nèi)燃機(jī)技術(shù)的發(fā)展方向蔡偉義. 可變氣門正時(shí)技術(shù).汽車維修與保, 2003年08期.。與汽車相比，摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)的未燃hc排放很高。減少未燃hc排放的有效措施就是控

16、制點(diǎn)火提前角。而改變點(diǎn)火提前角的方法中，vvt就是其中一個(gè)。而可變配氣相位(vvt)技術(shù)已成為新技術(shù)發(fā)展方向之一李強(qiáng)摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火提前角的研究n桂林航天工業(yè)高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào), 2003年4期.?？勺兊呐錃庀辔唬╲vt）技術(shù)在發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用改變了傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)中配氣相位固定不變的狀態(tài)，在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)工況范圍內(nèi)提供最佳的配氣正時(shí)，較好地解決了高轉(zhuǎn)速與低轉(zhuǎn)速、大負(fù)荷與小負(fù)荷下動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性的矛盾，同時(shí)在一定程度上改善了廢氣排放邢世凱等. 車用內(nèi)燃機(jī)可變技術(shù)概述. 拖拉機(jī)與農(nóng)用運(yùn)輸車, 2003年06期.。最佳的配氣相位是在很短的換氣時(shí)間內(nèi)使新鮮空氣(可燃混合氣)盡可能多的充入發(fā)動(dòng)機(jī)，并使排氣阻力最小，廢

17、氣殘留量最少。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速發(fā)生變化時(shí)，由于進(jìn)、排氣門早開和晚關(guān)的絕對時(shí)間和氣流的速度都發(fā)生了變化，因此，其最佳的配氣相位角也應(yīng)隨之改變。普通發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)、排氣門的開、閉都由進(jìn)、排凸輪進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，因?yàn)檫M(jìn)、排凸輪型線是固定不變的所以進(jìn)、排氣門的早開角、晚關(guān)角也固定不變，這就意味著只能在某一轉(zhuǎn)速下發(fā)動(dòng)機(jī)才處于最佳的配氣相位狀態(tài)，而在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速很低或很高時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)配氣相位處于不理想的狀態(tài)。原因是當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)低轉(zhuǎn)速時(shí)，會(huì)由于氣門疊開角比理想值大，從而使部分新鮮混合氣和廢氣一起由排氣道排除從而造成油耗和排污的增加；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在高轉(zhuǎn)速時(shí)，由于氣門疊開角比理想值小，導(dǎo)致充入氣缸的新鮮混合氣的不足，從而導(dǎo)致了發(fā)動(dòng)機(jī)不能

18、達(dá)到其最大功率麻友良. 公路交通科技j.配氣相位可變技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展. 2002.。到目前為止，已出現(xiàn)了多種配氣相位可變的發(fā)動(dòng)機(jī)配氣裝置。比如說現(xiàn)有的車用發(fā)動(dòng)機(jī)大部分使用凸輪軸，則氣門正時(shí)不能因路況的變化而靈活改變，多年來人們嘗試了多種方案，比如說電磁氣門驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和液壓氣門驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等王宏喜等. 一種全新氣門控制系統(tǒng)的研究.車用發(fā)動(dòng)機(jī)，2004年5期.。使得發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性及排氣污染等都得到了一定的改善。1.1 背景及意義出于環(huán)境保護(hù)和人類可持續(xù)發(fā)展的要求，低能耗和低污染已成為摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展方向和目標(biāo)。要求發(fā)動(dòng)機(jī)既要保證良好的動(dòng)力性又要降低油耗滿足排放法規(guī)的規(guī)定。2010年7月1日，國

19、家環(huán)保部批準(zhǔn)并頒布了摩托車國三標(biāo)準(zhǔn)。對摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行全面的技術(shù)改造和提升成為一個(gè)緊迫的問題。實(shí)施摩托車國三標(biāo)準(zhǔn)不僅是成本控制和市場的問題，更是技術(shù)方面的問題。在各種現(xiàn)代技術(shù)手段中，vvt技術(shù)已成為新技術(shù)發(fā)展方向之一。相對于傳統(tǒng)配氣相位固定不變的發(fā)動(dòng)機(jī)，可變配氣正時(shí)則可以適時(shí)地控制發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)、排門開閉時(shí)刻(正時(shí))和改變氣門運(yùn)動(dòng)升程,與摩托車運(yùn)行工況實(shí)現(xiàn)最佳匹配,從而加快進(jìn)氣速度，改善混合氣質(zhì)量，改變殘余廢氣系數(shù)，提高進(jìn)氣效率，最終改善發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒過程，使動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、排放性以及響應(yīng)性能得到綜合提高。 我國摩托車工業(yè)發(fā)展是快速和迅猛的。從1980年到1990年年產(chǎn)量從4.9萬輛增加到97萬輛，年

20、平均增長34%，從1990年到“八五”末期的1995年年產(chǎn)量783.61萬輛，平均增長速度為56.2%1。但早在1993年我國摩托車的產(chǎn)量首次超越日本躍居世界第一，到1997年產(chǎn)量突破1000萬輛，占當(dāng)年世界摩托車產(chǎn)量2300萬輛的43%，成為了名副其實(shí)的摩托車生產(chǎn)大國。 “2000年全國摩托車生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品目錄”中的產(chǎn)品數(shù)量高達(dá)10383種，新增產(chǎn)品數(shù)量高達(dá)2417種，反映了我國摩托車工業(yè)的整體技術(shù)水平和發(fā)展趨勢。從排量上看，中國135家生產(chǎn)企業(yè)開發(fā)的2417種新產(chǎn)品主要是250ml、150ml、125ml、110ml、100ml和50ml等中、小排量摩托車。而大排量摩托車所占比例很少于吉超

21、等. 摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒、節(jié)能、凈化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及前景, 小型燃機(jī)與摩托車, 2003年4期.。目前國內(nèi)、外還尚沒有以雙頂置凸輪軸配氣機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)形式為基礎(chǔ)的，適合于中、小排量單缸四沖程四氣門摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)的可變配氣機(jī)構(gòu)及其應(yīng)用實(shí)例。本文的選題就是根據(jù)我國摩托車工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，以jl125為基礎(chǔ)，結(jié)合太原工業(yè)大學(xué)李莉等人發(fā)表的直動(dòng)式液力間隙調(diào)節(jié)器可變配氣相位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)研究，提出了“針對摩托車四沖程四氣門雙頂置凸輪軸汽油機(jī)（排量為125cc250cc）進(jìn)行vvt結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”。通過跟蹤國內(nèi)外車用發(fā)動(dòng)機(jī)可變配氣正時(shí)的發(fā)展水平和技術(shù)現(xiàn)狀, 借鑒現(xiàn)有的vvt機(jī)構(gòu)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，制定出合理的設(shè)計(jì)方案,從而

22、解決高轉(zhuǎn)速與低轉(zhuǎn)速、大負(fù)荷與小負(fù)荷發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性的矛盾。1.2國內(nèi)、外研究發(fā)展現(xiàn)狀由于可變配氣相位技術(shù)的優(yōu)越性，在美國已有800多項(xiàng)專利產(chǎn)品。但是出現(xiàn)在80年代以前的很多機(jī)構(gòu)存在問題較多，如造價(jià)昂貴、機(jī)構(gòu)復(fù)雜、可調(diào)自由度有限以、沖擊較大及速度較高等。近10多年，電子技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了可變配氣相位機(jī)構(gòu)產(chǎn)品化，有些技術(shù)已在轎車上使用，取得了較好的效果。例如：benz公司的500sl型車用v8發(fā)動(dòng)機(jī)采用了可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)，使用進(jìn)氣凸輪軸兩點(diǎn)調(diào)相法來改變氣門正時(shí)。在提前調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣門關(guān)閉角的工況，發(fā)動(dòng)機(jī)4000r/min全負(fù)荷工況下，扭矩平均增加15nm30nm，扭矩提高了5%8%，在滯后調(diào)整進(jìn)

23、氣門關(guān)閉角時(shí)，標(biāo)定功率增加15kw，功率提高了約7%。honda公司在1989年第一批裝用vtec的1.6l其最大輸出功率可從原88kw增加到118kw,而且可以達(dá)到8000r/min的超高速。本田公司聲稱本田vtec發(fā)動(dòng)機(jī)是把賽車發(fā)動(dòng)機(jī)的高轉(zhuǎn)速性能和普通2氣門發(fā)動(dòng)機(jī)的低轉(zhuǎn)速性能結(jié)合在一起的新型發(fā)動(dòng)機(jī)。本田最近新出臺的三段式vtec發(fā)動(dòng)機(jī)，能在低、中、高三種不同狀態(tài)下讓氣門以三種不同的方式工作，這種嶄新的三段式vtec機(jī)使發(fā)動(dòng)機(jī)油耗在與vtec-e相同的情況下，功率提高了40%,最大功率96kw (64kw/l)吳俊剛.中小排量摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)vvt機(jī)構(gòu)的研制a. 蘇巖, 李理光, 肖敏等. 國外

24、發(fā)動(dòng)機(jī)可變配氣相位研究進(jìn)展機(jī)構(gòu)篇. 汽車技術(shù).1999(6) 。我國的轎車發(fā)動(dòng)機(jī)，也正在全面推廣應(yīng)用電控汽油噴射技術(shù)，開始采用頂置雙凸輪軸機(jī)構(gòu)，實(shí)施凸輪調(diào)相原理可變配氣相位機(jī)構(gòu)。但是，我國的vvt技術(shù)與外國的vvt技術(shù)相比有著巨大的差距，盡管已經(jīng)有許多研究人員進(jìn)行vvt技術(shù)的研究，卻仍停留在研發(fā)間斷。比如說三棱公司創(chuàng)新的mivec帶你控系統(tǒng)采用了可變發(fā)動(dòng)機(jī)排量同時(shí)也可以改變氣門正時(shí)和升程的機(jī)構(gòu)，它可以所以增加發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出和改善燃油經(jīng)濟(jì)性姜曉燕. 多狀態(tài)可變氣門正時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī). 山東內(nèi)燃機(jī), 1995年04期.。所以vvt技術(shù)在我國及國外仍具有巨大的發(fā)展?jié)摿Γ呀?jīng)成為現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展方向的新技術(shù)

25、之一。1.3研究內(nèi)容1、跟蹤國際國內(nèi)車用發(fā)動(dòng)機(jī)可變配氣正時(shí)（vvt，variable valve timing ；vvl，variable valve lift）的發(fā)展水平和技術(shù)現(xiàn)狀；2、研究摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)vvt的基本原理、控制模式和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作原理，探討如何運(yùn)用vvt 解決高轉(zhuǎn)速與低轉(zhuǎn)速、大負(fù)荷與小負(fù)荷發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性的矛盾；3、以某型摩托車汽油機(jī)為對象，開發(fā)適用四沖程四氣門配氣機(jī)構(gòu)的vvt部件系統(tǒng)（執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制模塊），完成關(guān)鍵零件的設(shè)計(jì)和vvt部件裝配。2 vvt結(jié)構(gòu)及工作原理2.1設(shè)計(jì)vvt部件基本結(jié)構(gòu) 本次設(shè)計(jì)的vvt機(jī)構(gòu)主要是針對中小排量摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)而設(shè)計(jì)的，就是在凸輪軸原一個(gè)

26、進(jìn)氣凸輪控制一個(gè)氣門的基礎(chǔ)上，還增設(shè)了一個(gè)高位凸輪，使低速凸輪和高速凸輪通過銷軸把挺柱連為一體來實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的切換。任務(wù)就是把原有的機(jī)構(gòu)改成可變的配氣機(jī)構(gòu)（即vvt機(jī)構(gòu)）。設(shè)計(jì)的要求是：改動(dòng)小，結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量小，體積小，成本低，易實(shí)現(xiàn)等。 該機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵部件是可變配氣相位的液壓挺柱（見圖2-1中的零件5）和高、低速凸輪，它是典型的傳統(tǒng)的杯狀液壓挺柱李莉，鄭國璋，楊慶拂，賈建榮，詹剛生.直動(dòng)式液力間隙調(diào)節(jié)器可變配氣相位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)研究.車用發(fā)動(dòng)機(jī), 2001年8月第4期.。主要部件組成如圖2-3所示。銷軸8主要通過電磁閥控制油壓作用來運(yùn)動(dòng)，杯狀液壓挺柱所需機(jī)油由氣缸蓋上13的油道口供給。 電子控制系統(tǒng)見圖

27、2-2主要由電磁閥、活塞及活塞回位彈簧組成，基作用是根據(jù)ecu的指令（主要是轉(zhuǎn)速和負(fù)荷信號）來控制電磁線圈通電或斷電，來利用活塞回位彈簧的彈力或克服回位彈簧的彈力做功來驅(qū)動(dòng)活塞移動(dòng)達(dá)到控制銷軸運(yùn)動(dòng)的目的。1-進(jìn)氣凸輪軸 2-鏈輪 3-氣門彈簧 4-進(jìn)氣門 5-挺柱 6-氣門墊片 7-銷軸回位彈簧 8-銷軸 9-彈簧座 10-氣門導(dǎo)管 11-卡環(huán) 12-氣門彈簧座 13-氣缸蓋圖2-1圖2-2 電子控制閥2.2工作原理及工作過程2.2.1 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)ecu發(fā)出指令，電磁閥斷電，活塞由回位彈簧的彈力將活塞回位，使主油道的油道b封閉，油道b不向油道供油，機(jī)油由油道a經(jīng)回油道c流出，銷軸大頭沒

28、有受油壓的作用。當(dāng)高、中低速凸輪均以基圓部分工作時(shí)，機(jī)構(gòu)處于如圖2-3a所示狀態(tài)，因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)的高速凸輪和中低速凸輪的基圓半徑相同，這時(shí)兩個(gè)氣門的挺柱處于同一條線上。此時(shí)銷軸與高速凸輪作用的挺柱一起沒有運(yùn)動(dòng)。而凸輪軸不停的轉(zhuǎn)動(dòng)，高速凸輪和中低速凸輪都轉(zhuǎn)到上升段分別推動(dòng)各自的挺柱向下運(yùn)動(dòng)，由于高速凸輪和中低速凸輪的工作型線曲線不一樣，所以同一時(shí)刻處于不同的水平線上（如圖2-3b所示狀態(tài)），而銷軸和高速凸輪作用的挺柱一起向下運(yùn)動(dòng)。這一過程中各部件的運(yùn)動(dòng)仍然是各自獨(dú)立的，高速氣門仍然在高速凸輪的控制下開、閉，而低速氣門也仍然在中低速凸輪的控制下開、閉。a 凸輪緩沖段 b 凸輪工作段圖2-3發(fā)動(dòng)機(jī)低速運(yùn)

29、轉(zhuǎn)工作示意圖2.2.2當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)由高速運(yùn)轉(zhuǎn)到低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí) 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)由高速運(yùn)轉(zhuǎn)，ecu發(fā)出指令，電磁閥通電，活塞在電磁力的作用下克服回位彈簧做功向右運(yùn)動(dòng)，活塞向右移動(dòng)封閉了回油道c，油道b此時(shí)已打開，高壓油從油道b進(jìn)入，經(jīng)油道 a流出，通過缸蓋體油道進(jìn)入銷軸大頭前腔，從而銷軸大頭受到高壓油油壓的作用。當(dāng)高/中低速凸輪均以基圓部分工作時(shí)，機(jī)構(gòu)處于如圖2-4a所示狀態(tài)，供油路線為：油道油道b油道a銷大頭前腔，前腔內(nèi)的機(jī)油推動(dòng)銷軸向右運(yùn)動(dòng)，將兩個(gè)挺柱連為一體。由于高速凸輪工作角度和凸輪工作型線比低速凸輪大，所以高速凸輪先轉(zhuǎn)到升程段，整個(gè)機(jī)構(gòu)由高速凸輪驅(qū)動(dòng)，即兩個(gè)氣門都由高速凸輪控制開、閉，此時(shí)中低速凸輪不

30、起作用。 當(dāng)轉(zhuǎn)速降低時(shí)，ecu發(fā)出指令，電磁閥斷電，活塞在活塞回位彈簧的彈力作用下回到原位置，活塞向左移動(dòng)封閉了油道b，回油道c此時(shí)已打開，高壓油由油道 a經(jīng)回油道c流出，供油路線為：油道a回油道c，銷軸大頭前腔的機(jī)油流回回油道。當(dāng)高/中低速凸輪均轉(zhuǎn)到基圓部分時(shí)，此時(shí)銷軸在銷軸回位彈簧的作用下回到原位置，兩個(gè)挺柱再次分開，挺柱回到各自的凸輪下工作。a 凸輪緩沖段 b 凸輪工作段圖2-4發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)工作示意圖三、vvt零部件設(shè)計(jì)3.1氣門組的設(shè)計(jì)氣門組包括進(jìn)氣門，排氣門，氣門導(dǎo)管，氣門座，氣門彈簧，油封等零部件。氣門組應(yīng)該保證氣門能實(shí)現(xiàn)氣缸的密封，因此要求：1）氣門頭部與氣門座必須貼合嚴(yán)密。2

31、）氣門導(dǎo)管對氣門桿的上下運(yùn)動(dòng)有良好的導(dǎo)向作用。3）氣門彈簧的兩端面與氣門桿的中心線相垂直，以保證氣門頭部在氣門座上不偏斜。4）氣門彈簧的彈力應(yīng)能克服氣門及其傳動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)慣性力，使氣門能迅速關(guān)閉，并保證氣門緊閉在氣門座上余成波主編.現(xiàn)代摩托車構(gòu)造.機(jī)械工業(yè)出版社.1999.。 3.1.1氣門的設(shè)計(jì) 1 氣門設(shè)計(jì)的基本要求： 材料方面： 氣門的工作溫度是確定氣門材料的主要因素。由于氣門工作溫度非常高并且其冷卻和潤滑條件較差，而且還要承受氣體的壓力、氣門彈簧及傳動(dòng)組零件慣性力的作用，所以其材料應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛性和耐磨性。進(jìn)氣門錐面多屬摩擦磨損，因此進(jìn)氣門側(cè)重于對耐磨性能的要求。進(jìn)氣門的材料一般采

32、用合金鋼（如鉻鋼或鎳鉻鋼等）。由于排氣門錐面磨損常為腐蝕磨損，因此在選擇材料時(shí)必須考慮化學(xué)腐蝕（主要是硫和磷）的性能。排氣門的材料一般采用耐熱合金鋼（如硅鉻鋼等）11。 機(jī)構(gòu)方面： 要求結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，頸部形狀恰當(dāng)，以便減小氣體的流動(dòng)阻力，增加進(jìn)氣充量。在保證足夠的強(qiáng)度、剛度和耐磨性的前提下盡量減輕質(zhì)量，以其減小慣性負(fù)荷和增加其使用壽命。盡可能的降低熱負(fù)荷：排氣門是氣門組中的高溫零件，氣門頭部75%左右的熱量經(jīng)氣門座導(dǎo)出，因此，氣門的設(shè)計(jì)應(yīng)與氣缸蓋的設(shè)計(jì)密切相關(guān)，氣門座周圍必須加強(qiáng)冷卻，并使溫度盡可能均勻。此外，如果結(jié)構(gòu)允許的情況下，盡量增加導(dǎo)管的長度，適當(dāng)減小氣門桿與導(dǎo)管的間隙，以降低氣

33、門的溫度王進(jìn)正. 摩托車技術(shù)j.淺析摩托車氣門組的設(shè)計(jì)和工藝控制. 2007.。氣門是配氣機(jī)構(gòu)從凸輪開始的整個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈中末端零件。它的運(yùn)動(dòng)受到凸輪型線、挺住、氣門導(dǎo)管、氣門彈簧等零件特性的制約，因此氣門的設(shè)計(jì)還必須從整個(gè)配氣機(jī)構(gòu)來考慮分析，要避免氣門在落座時(shí)承受過大的沖擊和振動(dòng)，因?yàn)檫@些機(jī)械負(fù)荷也是造成氣門與氣門座磨損的重要原因。 2 氣門的工作條件分析： 氣門是發(fā)動(dòng)機(jī)的重要零件之一。工作時(shí)需要承受較高的機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷，尤其是排氣門，由于經(jīng)常受高溫燃?xì)獾挠绊?，因而易于產(chǎn)生漏氣、腐蝕與燒損等現(xiàn)象，工作條件也更為嚴(yán)酷。氣門工作時(shí)承受落座沖擊負(fù)荷及燃?xì)鈮毫o以的靜負(fù)荷，一般在4 kgf/左右，而沖擊

34、負(fù)荷一般為11.6 kgf/左右，氣門的工作溫度：進(jìn)氣門約為200到450度；而排氣門則可達(dá)到650到850度，甚至更高。 3 氣門材料的選擇： 氣門由氣門頭部和桿部組成。氣門頭部的工作溫度很高，而且還要承受氣體壓力、氣門彈簧力及傳動(dòng)組零件慣性力的作用，其冷卻和潤滑條件有比較差。因此要求氣門有足夠的強(qiáng)度、剛度和耐磨性11。在考慮到進(jìn)、排出的氣體的實(shí)際溫度情況，在本人新設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)中進(jìn)氣門選用的材料為合金鋼4cr10si2mo，而排氣門則采用耐熱的合金鋼5cr21mn9ni4n。為了節(jié)省耐熱合金鋼，在氣門桿的頭部堆焊了鎢鉻鈷合金。 4 氣門頭的設(shè)計(jì)： 氣門頭部的形狀： 氣門頭部的形狀有平頂、凸球面

35、頂、凹球面頂和喇叭形頂?shù)?。目前使用最多的是平頂式，原?yīng)是其頭部結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，吸熱面積小等。凸球面頂氣門頭部只適用于排氣門，因?yàn)槠鋸?qiáng)度高，排氣阻力小，廢氣的清除效果好，但球面的受熱面積大，質(zhì)量和慣性力大，加工較復(fù)雜。喇叭形頂氣門頭部與桿部的過渡部分具有一定的流線型，可以減少進(jìn)氣阻力。但其頂部受熱面積大，故適用于進(jìn)氣門，不宜用于排氣門。凹球面頂氣門頭部是在平頭氣門的頭部加工出一個(gè)球形凹坑，目的是減小氣門質(zhì)量，降低運(yùn)動(dòng)慣性力，還可以使氣門更近似于球形，有利于提高混合氣的形成質(zhì)量和火焰?zhèn)鞑?，此形式可使用于進(jìn)、排氣門11。而本機(jī)構(gòu)采用的是凹頂形的。 氣門頭部的直徑： 進(jìn)氣門直徑： =(0.350.

36、52)d =（19.7829.38）mm； 排氣門直徑de比進(jìn)氣門直徑小10%到20% de=（80%90%）=（21.624.3）mm，其中d=56.5mm 增大進(jìn)排氣流通截面積是減少進(jìn)排氣阻力，提高進(jìn)氣量的途徑，同時(shí)氣門頭部直徑的選擇還要考慮到燃燒室形狀，氣缸蓋進(jìn)排氣門的布置，氣道之間冷卻水套的設(shè)計(jì)以及氣門受熱和冷卻的均勻性等因素。綜上條件此處的進(jìn)排氣門直徑選擇為：28mm和23mm。 氣門錐面斜度： 在氣門開啟初期及接近氣門關(guān)閉時(shí)，氣門錐面斜角的大小對于氣體的流通斷面有較大的影響。這時(shí)的流通斷面大致與斜角的余弦成正比。此外，氣門與氣門座之間的單位壓力隨斜角的增加而增，而氣門與氣門座之間的

37、相對滑移隨著斜角減小而減小，因此氣門斜角的確定必須根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的綜合情況而定，對于此處，選擇=45。 氣門頭部厚度及錐面寬度： 厚度t與氣門頭部的外徑有一定的比例，一般氣門頭部厚度t的設(shè)計(jì)要求和考慮的因素，可以得出以下計(jì)算公式： 進(jìn)氣門頭部厚度：ti=(0.100.12) =(0.100.12) =（2.83.36）mm，則ti=3。 排氣門頭部厚度： te=（0.100.12）de=（0.100.12）23=（2.32.76）mm，則te=2.6mm氣門錐面的寬度b與厚度t有關(guān)，一般當(dāng)=45時(shí)：b=（0.91.05）t =（0.91.05）3 =（2.73.15）mm，則 bi=3mm。be=

38、（0.91.05）te =（0.91.05）2.6=（2.342.73）mm，則be=2.6mm。 在實(shí)際的設(shè)計(jì)的過程中，要考慮到溫度的因素和氣門的磨損且接觸壓力，所以選取氣門密封帶的寬度，其寬度一般1.5mm到3.0mm，此處選取寬度為2mm值得提醒的是，并不是所有的b都參與了密封，真正起到密封作用的是一條位于寬度b中間附近的密封帶，密封帶的寬度比b小得多，氣門的大部分熱量是通過這條密封帶傳出去的，密封帶較寬則傳熱效果好，氣門的工作溫度就較低，但氣門的密封性就差。反之，密封帶太窄，雖然密封性較好，但散熱不良，且接觸壓力較大，會(huì)加速氣門的磨損，因此需要綜合這兩個(gè)方面的因素來選取氣門密封帶的寬度

39、，其寬度一般1.5mm到3.0mm，此處選取寬度為1.5mm。 氣門桿的設(shè)計(jì)： a.氣門桿的結(jié)構(gòu)： 氣門桿通常是做成實(shí)心的，但是為了減輕質(zhì)量，對于高速發(fā)動(dòng)機(jī)，它的溫度很高，將氣門桿做成空心，并在排氣門桿內(nèi)充有金屬鈉進(jìn)行冷卻以降低熱負(fù)荷。此處的氣門桿直接做成實(shí)心的。 b.氣門桿頸：設(shè)計(jì)過程中考慮各種因素，可以得出公式：氣門桿直徑：dg=（0.160.25）28=（4.487）mm，則dg=6mm。如圖3-1所示：圖3-1 進(jìn)、排氣門c.氣門桿長度l:設(shè)計(jì)氣門桿長度取決氣缸蓋和氣門彈簧，一般設(shè)計(jì)短些，目的降低發(fā)動(dòng)機(jī)的總高度，減小氣門的質(zhì)量和慣性力等，通常：氣門桿長度：l=（2.53.5）di=（7

40、098）mm，則l=80mm。3.1.2氣門導(dǎo)管的設(shè)計(jì)氣門導(dǎo)管的功用主要是保證氣門作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，使氣門和氣門座能正確貼合。此外，氣門導(dǎo)管還在氣門桿與氣缸或氣缸蓋之間起導(dǎo)熱作用。由于氣門導(dǎo)管的工作溫度較高，潤滑條件也較差，再加上易磨損。因此它的材料選用灰鑄鐵ht200。如圖3-2所示： 圖3-23.1.3氣門彈簧的設(shè)計(jì) 氣門彈簧的結(jié)構(gòu)要求：兩氣門彈簧之間，每邊有0.75mm的間隙。氣門彈簧要進(jìn)行噴丸處理，表面采用回火處理。彈簧的最大剪切應(yīng)力達(dá)734.72mpa，整體軟氮化工藝處理。 氣門彈簧材料的選擇：查閱資料可以得到彈簧材料采用常用的55crsi鋼絲。如圖3-3所示： 圖3-3進(jìn)氣門彈簧設(shè)計(jì)

41、計(jì)算過程： 彈簧材料：55crsi-yb/t5105-1993，閥門用油淬火鉻硅合金彈簧鋼 已知： f1=759.5n， f2=287.14n，h1=38.4mm， h2=30.6mm 剪切模量：g=79000mpa 抗拉強(qiáng)度：b=18141961mpa 許用應(yīng)力：=（0.350.40）b=19610.4=784mpa，c=d/d=18/3=6 k=0.102+23/20=1.252 d1.6=3.95mm，ho=44.85mm，hj=(5.5+2)d=22.5mm每圈鋼絲剛度：p=353.06n/mm，=353.06/5.5=64.19n/mm， 沒發(fā)生并圈前，353.06/4.25=83.

42、07n/mm， 發(fā)生并圈后f=3.56=45549次/分鐘，鋼絲的剪切力：=，457.06mp，1.111056.13=1172.30mpa 一般取：593.1.4銷軸的設(shè)計(jì) 由于其受到高溫，受到應(yīng)力，使用頻率高。所以它的耐磨性、剛度、強(qiáng)度要好。其的光潔度也要好，要求光潔度為1.6。采用35#鋼，熱處理硬度hr28-38，并表面氧化處理。如圖3-4所示：圖3-43.1.5銷軸回位彈簧的設(shè)計(jì)銷軸回位彈簧也是本機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵部件之一。由于其直徑小，因此材料采用較可靠的2cr18ni9。表面噴丸、涂防油脂處理。3.1.6彈簧座的固定方式常用的結(jié)構(gòu)是部分成兩半的錐形來固定彈簧座。這時(shí)氣門桿端部須切出環(huán)槽用

43、以安裝鎖片。如圖3-5所示： 圖3-53.2氣門傳動(dòng)組的設(shè)計(jì)本機(jī)構(gòu)是采用的頂置式雙凸輪軸，氣門傳動(dòng)組主要包括凸輪軸、鏈輪、挺柱等。它的傳動(dòng)路線如下：進(jìn)氣門進(jìn)氣門挺柱進(jìn)氣凸輪軸一條鏈條同時(shí)驅(qū)動(dòng)曲軸排氣門排氣門挺柱排氣凸輪軸3.2.1凸輪的設(shè)計(jì) 1.凸輪軸的設(shè)計(jì)1）凸輪軸支承軸頸的數(shù)目：支承前后端各一個(gè)，支承數(shù)目為2.2）凸輪軸的選材：查閱資料可以從中得出，一般選擇45鋼.3）.凸輪軸最小直徑確定： db = 2 * ro -（24）mm；ro為凸輪基圓半徑：ro=（1.52.5）*hmax =（1.52.5）*7 =（10.517.5）mm則ro=14mm。db=2 * ro -（24）mm=2

44、 * 14-（24）=（2426）mm，則db=25mm. 當(dāng)轉(zhuǎn)速較高時(shí)，支承軸頸間距離較大，凸輪上受力較大時(shí)取上限值。凸輪軸支承軸頸與軸承孔的徑向間隙一般為0.020.03mm范圍內(nèi)，軸向間隙一般為0.010.25mm范圍內(nèi)。 2.凸輪的設(shè)計(jì)：經(jīng)過查閱資料的可以的一下設(shè)計(jì)步驟 1)凸輪的基圓設(shè)計(jì)：凸輪型線從基圓開始繪制，從保證配氣機(jī)構(gòu)有足夠剛性的條件出發(fā)選擇它的基圓半徑ro，其值在ro=（1.52.5）* hmax范圍內(nèi)。 基圓半徑：ro=（1.52.5）* 7 =（10.517.5）mm，則ro=14mm 凸輪的布置：進(jìn)排氣凸輪的夾角：1=90+0.25 * （-+-）=90+0.25 *

45、 （33-0+25-2)=104 2).配氣相位與凸輪的作用角：1=0.5 * （180+）=0.5 *（180+2+0）=91 3).凸輪頂部的圓弧半徑：r1=r0-hmax / （）緩沖段包角：2 =15 40則2 =15.5 =2=91-215.5=60 r1=r0-hmax / （） 代入數(shù)據(jù)得：r1=1.75mm，a=（ro + hmax r1）mm =12.25mm 所以，緩沖段的圓弧半徑：r2=（ro2 + a2- r12 - 2acosa）/2（ro- r1- acosa）=124mm，保證氣門的間隙，凸輪的背面部分的半徑ro加工的比實(shí)際小s：rn=ro-s，s值中包括了配氣機(jī)

46、構(gòu)的溫度間隙及彈性變形量。對于進(jìn)氣凸輪s=（0.250.35）mm，而排氣凸輪s=(0.350.50)mm?；鶊A與凸輪頂部圓弧的連接用半徑為r1的圓弧連接。如下圖 3-6所示： 高速凸輪 低速凸輪圖3-6凸輪的輪廓應(yīng)保證氣門開啟和關(guān)閉的持續(xù)時(shí)間和配氣相位的要求，且使氣門有合適的升程（它決定于氣門通道面積）及其升降過程的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。本機(jī)構(gòu)中采用的凸輪廓形如圖3-5所示。中低速凸輪：氣門全開時(shí)間最短，且有早關(guān)現(xiàn)象；高速凸輪：氣門全開時(shí)間比中低速凸輪長。以高速凸輪結(jié)構(gòu)為例，其結(jié)構(gòu)參數(shù)如圖4-11所示：o點(diǎn)為凸輪旋轉(zhuǎn)中心，ce是基圓圓弧，以o為中心。當(dāng)凸輪順時(shí)針轉(zhuǎn)過ec弧時(shí)，挺柱不動(dòng)，氣門關(guān)閉。凸輪轉(zhuǎn)過

47、c點(diǎn)以后，挺柱開始上移，至b點(diǎn)氣門間隙消除，氣門開始開啟。凸輪轉(zhuǎn)到f點(diǎn)時(shí)，氣門開度達(dá)到最大值以后逐漸降到g點(diǎn)，氣門關(guān)閉。對應(yīng)著氣門開戶持續(xù)角，1和2則分別對應(yīng)著消除氣門間隙和恢復(fù)氣門間隙所需要的角（本機(jī)構(gòu)中為130，1和2都為13）。凸輪輪廓bfg段的形狀，決定了氣門的升程及其升降過程的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。如圖3-7所示： 圖3-7 高速凸輪的輪廓曲線3.2.2鏈輪的設(shè)計(jì)由于本機(jī)構(gòu)采用的是雙凸輪軸，所以第一根凸輪軸上都要有一個(gè)鏈輪，而它的結(jié)構(gòu)是采用可拆卸輪殼型。它的功用是：將曲軸的動(dòng)力傳遞給凸輪軸；保證曲軸和輪軸之間有固定的傳動(dòng)比和角度關(guān)系，以保證配氣正時(shí)。鏈輪和凸輪軸的連接方式為螺栓和銷連接。在工作中

48、，兩個(gè)正時(shí)鏈輪均承受周期沖擊載荷，所以應(yīng)有較好的抗沖擊載荷的能力和抗疲勞的能力。因此，鏈輪的材料采用45號鋼，而對其表面進(jìn)行淬火，淬火硬度為hrc40-45。3.2.3挺柱的設(shè)計(jì)挺柱的功用是把凸輪軸的推力傳給氣門，并承受凸輪軸旋轉(zhuǎn)時(shí)所施加的側(cè)向力。而在本機(jī)構(gòu)中，挺柱扮演著關(guān)鍵的角色，它是可變配氣相位能否實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。本機(jī)構(gòu)的挺柱的形狀如圖3-8所示。 而挺柱采用的材料為鎳鉻合金鑄鐵，其摩擦表面經(jīng)熱處理后精磨。為了保證銷軸能順利從一進(jìn)氣挺柱插入另一進(jìn)氣挺柱，銷軸表面的光潔度和挺柱銷軸腔的光潔度都要有保證，并且還要有一定的配合公差，其光潔度要求為ra1.6，配合公差要求為0.01mm。 圖3-8進(jìn)氣門挺柱3.2.4氣缸蓋的設(shè)計(jì) 氣缸蓋的結(jié)構(gòu)基本與原氣缸蓋相比，只是多加了一條油道和在銷軸上